看完这篇文章，还不会做平衡小车，你来打我。

0、前 言

原谅我起这么猛的标题，但看完，你不会来打我的。

如果此项目有朋友已经做过，可以越过不看。

回归正题， 平衡小车 ，这个开源项目已经出来很多年了，虽然是一个比较基础的项目，但也牵扯到方方面面的知识，单片机程序开发、硬件电路设计、焊接手法等。

在许多朋友咨询我，电子设计入门，该选什么项目时，我都会首推这个。

那么，如果一个新手，或者对电子设计兴趣但有不知道从何下手时，看我这篇文章就对了。

我将平衡小车分为 三种技术路线 ，不同的技术路线都可以实现完成平衡小车，不同的路线，针对不同的基础的人群，难度都不同。

1、模块拼接+手工焊接布线

第一条路线，也是我首推的：模块化+手工焊接布线。

当一个人对平衡小车这个项目完全不熟悉时，如何开展？

首先，没有硬件平台的支撑，软件无法存活。

同样，要想完成平衡小车，首先我们应该要搭建好硬件平台。

那么，我们应该要知道需要那些元器件？那些模块？

当然，首要的，既然是做小车，应该要有轮子、电机、车架。

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1.1  车架    

直接网上买一套平衡小车底盘，100元以内足以，太贵的没必要买。一般来说，车底盘都含有电机、轮子、车板。

PS： 偷偷告诉你们，图中有我的淘宝店【大鱼电子】

这个红黑骚气的就是我店里的，哈哈哈，欢迎各位来购买，报我名字有特大优惠！

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1.2  电路如何设计？

有了车架，还差电路部分，如何设计？

为了让大家快速熟悉平衡小车的系统电路，加快开发速度。

第一条路线， 我们采用 模块化的设计方式。

也就是，电路部分都采用模块，将各个模块电路连接起来即可完成电路设计。

那么需要哪些模块电路呢？

• 单片机最小系统：这个是用来写入程序的。
  
• 电机驱动： 用来驱动电机；单片机IO电流不够，不足以驱动电机。
  
• 姿态传感器： MPU6050（用来获取小车姿态数据，来保持平衡）。
• 电源模块： 用来做电源升降压，给各个单元电路（单片机、电机驱动MPU6050）供电。
• 电池： 给整个系统供电。
• 无线模块： 用来做遥控，控制小车移动行走。
  
  

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做个简要说明：

单片机最小系统（10~20元）： 根据自己的单片机型号来选择，喜欢用32的可以买32，喜欢用51的可以用51，等等。

电机驱动（10~15元）： 根据购买的电机电压来购买，比如，你的电压是12V，应该选用工作在12V下的电机驱动。

一般来说，由于平衡小车的电机功率都不大，常用的电机驱动有三种，TB6612，L298N，A4950。这三种都是常用的驱动IC，可以驱动7V~12V之间的电机。

A4950还会更高一些，从数据手册看，可以驱动二十几V的电机。但我没用过，有兴趣的可以自行测试。

姿态传感器（10元）： 这个基本不用考虑其他的，常用的就是MPU6050，当然，还有其他的一些数字的、模拟的姿态传感器，像icm20602+ak8975+spl06-001 等。

但我建议大家选用MPU6050，因为用的人多，相应的资料也会多一些。

毕竟，前人走过的路，我们再去走，会好走的多。

电池和电源模块： 为了方便，多少V的电机就选多少V的电池，一般而言，现在都是12V的直流减速电机。直接选用12V的航模电池套装即可。切记，选配充电器。航模电池大都比较昂贵，电池和充电器一套得要好几十块钱。

嫌贵的，可以选配18650电池，一节3.7V，几节串联即可。

唯一的缺点，18650的放电电流较小，不过单单用来做平衡小车的供电，足以。

电池准备好之后，要根据单片机和传感器的工作电压对电池进行降压。

较为常见的降压模块LM2596，也别其他，这个太便宜了，就用这个。简直不要太香！

如果需要同时降压到5V和3.3V，用2个LM2596即可。

切记，单个LM2596最大电流2A，请注意功率。

无线模块：无线模块建议选用蓝牙，HC05/06主从一体。串口通信，便宜，主要是，可以直接连接手机蓝牙，用手机APP直接对小车进行控制。这还不“骚”？

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1.3 手工焊接 

将各个系统模块化之后，根据电路原理图，要进行的就是， 手工焊接。

针对完全不熟悉的朋友而言，我更推荐此种方式，此种方式能让我们更快速且有效的去搭建起电路，并去验证我们的电路。

毕竟PCB的绘制以及腐蚀都是需要时间的，更加不说那些对PCB设计不熟悉的朋友了。

手工焊接，需要一块和车架板差不多大小的洞洞板，方便我们的板子后面安装在车上。

手工焊接和PCB设计一样，需要考虑各个模块以及元件的布局。也就是各个模块的摆放位置。

模块位置的摆放正确与否，能让我们少走锡，少布跳线。

能让我们省去许多精力，到底能多省。

用烙铁去体会！

2、模块+PCB绘制

第二条路线，模块化+PCB绘制。

同样的，第二条路线也采用模块化设计，但与第一条不同的是，在于不再使用洞洞板焊接，但此种方法路线，针对于基础较好，对PCB绘制以及一些单片机基本电路较为熟悉的朋友。

当然，用第一种方法完成平衡小车的设计之后，可以采用第二种方法进行进阶学习，可以通过此方法来学习或加强PCB设计。

毕竟，别人的电路板，哪有自己设计的香。

本质上， 此种方法路线与第一种没有什么不同。省去了人工焊接布线，使用机器布线，再通过自我腐蚀或发厂打样制作。来完成整个电路板的设计。

比如视频中这种：

视频中，绿色是STM32F103C8T6，黑色是MPU6050。控制主板都是模块化设计，基本上可以直接拔插，如果烧毁某器件，可以直接进行更换。

此种电路设计方法，非常适合大家在完成某系统设计的前期试验，能节省不少时间。并且调试及其方便。

值得一提的是，车上除了红色的TB6612FNG模块从网上购买，其他电路部分都是自己设计。

3、集成化主板

第三条路线：集成化主板。

同样的，第三条路线都可以作为第一条、第二条的进阶学习之路。

想要完成集成化主板的设计，需要对单片机系统以及外围电路非常熟悉，能进行自我电路设计，包括一些基本的电源电路等。

当然，网上也有许多电路可以进行参考，毕竟做的人特别多。

我也为大家准备了一套完整的电路和程序。

下图就是我自己设计的主板和小车。

关注公众号【 大鱼机器人 】，后台回复关键词【 大车 】

即可获取该平衡小车资料网盘下载链接，开源所有设计资料。

如果网盘链接失效了，可以加我微信： well_xiaolong ，我单独再发。

4、程序设计思路

讲完了三种硬件搭建路线之后，需要谈论的应该是程序部分了。

写程序就像是学英语一般，先记单词、学基本语法，再学着去造句。

同样的，做一段代码量较大的程序也是如此。

我们应该从各个“单词”入手，也就是各个“模块”。

先把各个模块驱动起来，再拼接。

最后成为一段优美的程序（BUG）。

那么平衡小车程序如何拼接？

我为大家已经准备好了各个“单词”，只要大家学会拼即可。

关注公众号【大鱼机器人】，后台回复关键词【大车】即可获取该程序。

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如何做？

在资料包中，我准备好了MPU6050测试、电机驱动测试、蓝牙测试程序。

我们可以通过程序对单个模块电路进行测试，一步一步的移植拼接。

比如：

第一步，先测试MPU6050程序，通过测试程序正确读取出6050数据。

第二步，单独再调试单片机和电机，单片机程序是否能正确控制电机驱动，使得电机正反转、加减速。

第三步，以MPU6050程序为基础，将电机转动程序加入其中，并添加PID控制函数，以6050数据为闭环入口参数，调节PID参数，计算出控制PWM，来控制电机转动，保持小车车身平衡。

第四部，小车控制平衡后，对蓝牙测试程序进行单独测试，并将蓝牙控制信号输入到PID控制函数中，作为速度环和转向环的一个控制变量，来达到控制小车前后左右移动的效果。

以上，是小车程序的整体设计思路。

5、最后

最后，想要表明一点，关于平衡小车设计，说来简单且粗暴，但实施起来，需要花费的时间和精力不言而喻。

因为其涵盖软硬件设计，对于新手而言，工作量确实较高，但等完成之后，回过头再看，脑子里觉得没什么工作量。

但手上却多了各种技术活。

这也许就是电子设计的魅力之所在：

享受设计制作过程之折磨，收获成果后之享受。

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本文授权转载自公众号“大鱼机器人”，作者：张巧龙